introduktion
kol är det kemiska elementet med atomnummer 6 och har sex elektroner som upptar 1 S2, 2 s2 och 2P2 Atom orbital. Det kan hybridisera i SP, sp2 eller sp3 former. Upptäckter av mycket konstanta nanometerstorlek sp2 kolbundna material som grafen, fullerener och kolnanotuber har uppmuntrat att göra förfrågningar på detta område., De flesta fysikaliska egenskaperna hos kolnanotuber härrör från grafen. I grafen är kolatomer tätt organiserade i en vanlig SP2-bunden atomskala honeycomb (hexagonal) mönster, och detta mönster är en grundläggande struktur för andra SP2 kol bundna material (allotropes) såsom fullerener och kol nanotuber. Kol nanotube är teoretiskt distinkt som en cylinder tillverkad av rullade upp grapheme ark. Det kan delas in i en enda brunn eller flera brunnar., Nanotuber med enkelbrunn beskrivs som enväggs kolnanotuber (SWCNTs) och rapporterades först i 1993 , medan de med mer än en brunn är multiwall kolnanotuber (MWCNTs) och upptäcktes först i 1991 av Iijima (Figur 1).
schematisk struktur och TEM-bilder av SWCNT och mwcnt. A) schematisk struktur för SWCNT och B) MWCNT. Transmissionselektronmikroskop (TEM) bilder av A (C) SWCNT och (D) mwcnt .,
Kolnanotuber: struktur och egenskaper
kol kan binda på olika sätt för att konstruera strukturer med helt olika egenskaper. Sp2 hybridisering av kol bygger en skiktad konstruktion med svag Out-of-plan bindning av van der Waals form och starka in-plan gränser. Några till några tiotals koncentriska cylindrar med den regelbundna periodiska mellanlagsavståndet lokalisera runt vanliga centrala ihåliga och gjorde mwcnt. Den verkliga rymdanalysen av multiwall nanotube-bilder har visat en rad mellanlagsavstånd (0.34 till 0.,39 nm) .
beroende på antalet skikt avviker mwcnts inre diameter från 0,4 nm upp till några nanometer och ytterdiametern varierar karakteristiskt från 2 nm upp till 20 till 30 nm. Båda spetsarna på mwcnt har vanligtvis stängt och ändarna är täckta av kupolformade halvfullerenmolekyler (femkantiga defekter) och axiell storlek skiljer sig från 1 µm upp till några centimeter. Rollen av halvfullerenmolekylerna (femkantig ringdefekt) är att hjälpa till vid stängning av röret i de två ändarna.
däremot skiljer sig SWCNT-diametrarna från 0.,4 till 2 till 3 nm, och deras längd är typiskt av mikrometerområdet. SWCNTs kan vanligtvis komma ihop och bilda buntar (rep). I en buntstruktur är SWCNTs hexagonalt organiserade för att bilda en kristallliknande konstruktion .
mwcnt och SWCNT struktur
beroende på omslag till en cylinder sätt, det finns tre olika former av Swcnt såsom fåtölj, kiral, och sicksack (Figur 2B). En SWCNT: s struktur kännetecknas av ett par index (n, m) som beskriver den Chirala vektorn och direkt har en effekt på nanotubes elektriska egenskaper., Antalet enhetsvektorer i bikakekristallgitteret av grafen längs två riktningar bestäms av heltal n och m. som en gemensam åsikt, när M = 0 heter nanotuberna zigzag nanotuber; när n = m kallas nanotuberna fåtölj nanotuber och andra tillstånd kallas chiral.
olika former av SWNTs. (A) den kirala vektorn C bestämmer också rördiametern. B) modeller av tre atomically perfekta SWCNT strukturer .,
den Chirala vektorn C = na1 + ma2 (a1 och a2 är bascellvektorerna för grafit) bestämmer också rördiametern d, och denna vektor finner ut riktningen för att rulla ett grafenark (figur 2A). Därför kan diametern på ett kolrör beräknas med
där A=1,42× 3 Å motsvarar gitterkonstanten i grafitarket.,
När n − m är en multipel av 3, beskrivs nanotuben som ”metallisk” eller mycket Ledande nanotuber, och om inte, är nanotuben en halvmetall eller halvledare.
fåtöljformen är alltid metallisk, medan andra former kan göra nanotuben till en halvledare.
många parametrar och vektorer kan ha en effekt på nanotube strukturer såsom följande:
Multiwalled kolnanotuber kan bildas i två strukturella modeller: ryska docka modell och pergament modell., När en kolnanotube innehåller en annan nanotube inuti den och den yttre nanotuben har en större diameter än tunnare nanotube kallas den ryska Dockmodellen. Å andra sidan, när en enda grafen ark lindas runt sig själv grenrör gånger, samma som en upprullad rulla av papper, kallas det pergament modell. MWCNTs och SWCNTs har liknande egenskaper., På grund av Mwcnt: s flerskikts natur kan ytterväggarna inte bara skydda de inre kolnanotuberna från kemiska interaktioner med externa ämnen utan också ha höga draghållfasthetsegenskaper som inte finns i SWCNTs (eller delvis existerar) (Tabell 1).
eftersom kolnanotuber har SP2-bindningar mellan de enskilda kolatomerna har de en högre draghållfasthet än stål och Kevlar., Detta band är ännu starkare än SP3 bond finns i diamond. Teoretiskt sett kan SWCNTs verkligen ha en draghållfasthet hundratals gånger starkare än stål.
en annan fantastisk egenskap hos kolnanotuber är också elasticitet., Under hög kraft och press sittande och när den utsätts för stora axiella tryckkrafter kan den böja, vrida, kink och slutligen spänna utan att skada nanotuben, och nanotuben kommer tillbaka till sin ursprungliga struktur, men en elasticitet hos nanotuber har en gräns, och under mycket fysiskt kraftfulla krafter pressar är det möjligt att tillfälligt deformeras till form av en nanotube. Några av bristerna i nanotubes struktur kan försvaga en nanotubes styrka, till exempel defekter i atomära lediga platser eller en omläggning av kolbindningarna.,
elasticitet i både enkla och multiwalled nanotubes bestäms av elastisk modul eller elasticitetsmodul . Elasticitetsmodulen för multiwall nanotubes (mwnts) analyseras med transmissionselektronmikroskop (TEM). Forskare som använder tem-åtgärden och undersöker de termiska vibrationerna i båda ändarna av rören. Som ett resultat av styrkan hos atombindningarna i kolnanotuber kan de inte bara tåla höga temperaturer utan har också visat sig vara mycket bra termiska ledare. De kan tåla upp till 750°C vid normalt och 2,800 ° C i vakuum atmosfärstryck., Temperaturen hos rören och den yttre miljön kan påverka värmeledningsförmågan hos kolnanotuber . Några av de viktigaste fysikaliska egenskaperna hos kolnanotuber sammanfattas i Tabell 2.
syntes
det finns flera tekniker som har utvecklats för tillverkning av CNT-strukturer som huvudsakligen involverar gasfasprocesser., Vanligtvis används tre procedurer för att producera CNT: (1) den kemiska ångavsättningstekniken (CVD), (2) laserablationstekniken och (3) kolbågen-urladdningstekniken (tabell 3)., Högtemperaturberedningstekniker, till exempel laserablation eller bågutsläpp, användes först för att syntetisera CNT, men för närvarande har dessa tekniker ersatts med metoder för lågtemperaturkemiskt ångavsättning (CVD) (<800°C), eftersom nanotublängden, diametern, inriktningen, renheten, densiteten och orienteringen av CNT kan kontrolleras noggrant i metoderna för lågtemperaturkemiskt ångavsättning (CVD).,
elektrisk ljusbågsutsläpp
Arc-urladdningsteknik använder högre temperaturer (över 1.700°C) för CNT-syntes som vanligtvis orsakar expansion av CNT med färre strukturella defekter i jämförelse med andra metoder., De mest använda metoderna använder bågutsläpp mellan högrenhetsgrafit (6 till 10 mm optisk densitet (OD)) elektroder vanligtvis vattenkylda elektroder med diametrar mellan 6 och 12 mm och separerade med 1 till 2 mm i en kammare fylld med helium (500 torr) vid subatmosfäriskt tryck (helium kan ersättas av väte eller metanatmosfär) . Kammaren innehåller en grafitkatod och anod samt förångade kolmolekyler och en viss mängd metallkatalysatorpartiklar (såsom kobolt, nickel och/eller järn)., Likström passerar genom kammaren (bågningsprocessen), och kammaren trycksätts och upphettas till cirka 4000 K. under denna procedur och bågning stelnar ungefär hälften av det förångade kolet på katoden (negativ elektrod) spetsen och en insättning bildas med en hastighet av 1 mm/min som kallas ”cylindrisk hård insättning eller cigarrliknande struktur”, medan anoden (positiv elektrod) förbrukas. Det återstående kolet (en hård grå skal) deponeras i periferin och kondenserar till ”kammare sot” i närheten av väggarna i kammaren och ”katod sot” på katoden., Den inre kärnan, katod sot och kammare sot, som är mörka och mjuka, ger antingen enkelväggiga eller multiwalled kol nanorör och kapslade polyhedral grafen partiklar. Genom att använda skanningselektronmikroskopi (SEM) kan två olika texturer och morfologier observeras vid studier av katodfyndigheten.de mörka och mjuka inre kärnfyndigheterna består av buntliknande strukturer, som innehåller slumpmässigt ordnade nanotuber och det gråa yttre skalet, som består av krökta och fasta grafemskikt.,
vid deponering och syntes av CNT i ljusbågen finns det två huvudsakliga olika sätt: syntes med användning av olika katalysatorprekursorer och utan användning av katalysatorprekursorer. Generellt kan syntes av mwnts göras utan användning av katalysatorprekursorer, men syntes av enväggs nanotuber (SWNTs) använder olika katalysatorprekursorer och, för expansion I bågutmatning, använder en komplex anod, som är gjord som en komposition av grafit och en metall, till exempel Gd , Co, Ni, Fe, Ag, Pt, Pd, etc.,, eller blandningar av Co, Ni och Fe med andra grundämnen som co-Pt , Co-Ru, Ni-Y, Fe-Ni, Co-Ni, Co-Cu, Ni-Cu, Fe-No, Ni-Ti, Ni-Y, etc. Studier har visat att ni-Y-grafitblandningar kan producera höga utbyten (<90%) av SWNTs (genomsnittlig diameter på 1,4 nm) , och idag används denna blandning över hela världen för att skapa SWNTs i högt utbyte. Den största fördelen med bågutsläppsteknik är förmåga och potential för produktion av en stor mängd nanotuber. Å andra sidan är den största nackdelen med denna metod relativt liten kontroll över inriktningen (dvs,, chiralitet) av de skapade nanotuberna, vilket är viktigt för deras karakterisering och roll. Dessutom, på grund av den metalliska katalysatorn som behövs för reaktionen, är rening av de erhållna produkterna nödvändig.
Laserablationsmetod
genom användning av högeffektslaserförångning (YAG-typ) upphettas ett kvartsrör som innehåller ett block av ren grafit inuti en ugn vid 1,200 ± C, i en Ar-atmosfär . Syftet med att använda laser förångas grafiten i kvarts., Såsom beskrivits om syntesen av SWNT genom användning av bågurladdningsmetod, för generering av SWNTs, är det nödvändigt att använda lasertekniken tillsats av metallpartiklar som katalysatorer till grafitmålen. Studier har visat diametern på nanotuber beror på lasereffekten. När laserpulseffekten ökar blev rörens diameter tunnare . Andra studier har indikerat ultrasnabba (subpikosekund) laserpulser är potentiella och kan skapa stora mängder SWNT . Författarna avslöjade att det nu lovar att skapa upp till 1.,5 g/h av nanotube material med hjälp av laserteknik.
många parametrar kan påverka egenskaperna hos CNT som syntetiseras genom laserablationsmetoden, såsom målmaterialets strukturella och kemiska sammansättning, laseregenskaperna (toppeffekt, cw kontra puls, energifluens, svängningsvåglängd och repetitionshastighet), buffertgasens flöde och tryck, kammartrycket och den kemiska sammansättningen, avståndet mellan målet och substraten och omgivningstemperaturen. Denna metod har en potential för produktion av SWNTs med hög renhet och hög kvalitet., Principerna och mekanismerna för laserablationsmetoden liknar bågurladdningstekniken, men i denna metod tillhandahålls den nödvändiga energin av en laser som träffar en ren grafitpellet som håller katalysatormaterial (ofta kobolt eller nickel).
de främsta fördelarna med denna teknik består av ett relativt högt utbyte och relativt låga metalliska föroreningar, eftersom de metalliska atomer som berörs har en tendens att avdunsta från rörets ände när den är stängd., Å andra sidan är den största nackdelen att de erhållna nanoruberna från denna teknik inte nödvändigtvis är jämnt raka men innehåller istället en del förgrening.
tyvärr är laserablationsmetoden inte ekonomiskt fördelaktig eftersom förfarandet omfattar grafitstänger med hög renhet, de laserkrafter som krävs är stora (i vissa fall krävs två laserstrålar) och mängden nanotuber som kan syntetiseras per dag är inte lika hög som bågurladdningsteknik.,
kemisk ångavsättning
en av standardmetoderna för produktion av kolnanotuber är kemisk ångavsättning eller CVD. Det finns många olika typer av hjärt-och kärlsjukdomar såsom katalytisk chemical vapor deposition (CCVD)—antingen värme-eller plasma-förbättrad (PE) syre assisterad CVD , vatten assisterad CVD , mikrovågsugn plasma (MPECVD) , radiofrekvent CVD (RF-CVD) , eller hot-filament (HFCVD) . Men katalytisk kemisk ångavsättning (CCVD) är för närvarande standardtekniken för syntes av kolnanotuber.,
denna teknik gör det möjligt för CNT att expandera på olika material och innebär kemisk nedbrytning av ett kolväte på ett substrat. Den huvudsakliga processen att odla kolnanotuber i denna metod som samma som bågurladdningsmetod är också spännande kolatomer som är i kontakt med metalliska katalysatorpartiklar.
för alla ändamål borras rör i kisel och implanteras även med järnnanopartiklar längst ner. Därefter upphettas ett kolväte som acetylen och sönderdelas på substratet., Eftersom kolet kan komma i kontakt med metallpartiklarna implanterade i hålen, initierar det att skapa nanotuber som är en ”mall” från tunnelns form. Med hjälp av dessa egenskaper kan kolnanoruberna växa mycket väljusterade och mycket långa, i tunnelns vinkel. Vid CVD-bearbetning förbereder och bearbetar ett skikt av metallkatalysatorpartiklar ett substrat vid ca 700 ° C. Oftast är metallkatalysatorpartiklar nickel, kobolt, järn eller en kombination ., Syftet med att använda metall nanopartiklar i kombination med ett katalysatorstöd som MgO eller Al2O3 är att utveckla ytan för högre biprodukt av det rena kolets katalytiska reaktion med metallpartiklarna. I det första steget av nanotube expansion, två typer av gaser drivs reaktorn (den mest använda reaktorn är fluidiserad bäddreaktor): en kolinnehållande gas (såsom eten, acetylen, metan eller etanol) och en processgas (såsom kväve, väte eller ammoniak)., Vid ytan av katalysatorpartikeln bryts den kolhaltiga gasen isär och så blev kolet synligt vid kanterna av nanopartikeln där nanotuberna kan producera. Denna mekanism diskuteras fortfarande . Studier har visat att de konventionellt accepterade modellerna är bastillväxt och spetstillväxt . Beroende på vidhäftning och fastsättning mellan substratet och katalysatorpartikeln kan katalysatorpartiklarna förbli vid nanotubbasen eller nanotuben under tillväxt och expansion .,
jämfört med laserablation är CCVD en ekonomiskt praktisk metod för storskalig och ganska ren CNT-produktion och så är den viktiga fördelen med CVD hög renhet erhållet material och enkel kontroll av reaktionskursen .
Nanotube rening
beroende på tekniken för kolnanotube syntes, det finns många olika metoder och förfarande för rening., Alla reningsförfaranden har följande huvudsteg: radering av stora grafitpartiklar och aggregat med filtrering, upplösning i lämpliga lösningsmedel för att eliminera katalysatorpartiklar (koncentrerade syror som lösningsmedel) och fullerener (användning av organiska lösningsmedel), och mikrofiltrationer och kromatografi till storleksseparation och avlägsna de amorfa kolkluster . Rening av mwnts som produceras av bågutsläppstekniker kan göras genom att använda oxidationstekniker som kan ta isär mwnts från polyedriska grafitliknande partiklar .,
de största nackdelarna med denna metod är låg renhet, hög förstörande hastighet av utgångsmaterial (95%), samt hög reaktivitet av de återstående nanotuber i slutet av processen på grund av förekomsten av dinglande bindningar (en otillfredsställd Valens) och för eliminering av sådana dinglande bindningar är nödvändigt att använda hög temperatur glödgning (2,800 ± C).
de icke-förstörande metoderna för att separera CNT – par väl dispergerade kolloidala suspensioner av rör / partiklar med material som förhindrar aggregering såsom ytaktiva ämnen, polymerer eller andra kolloidala partiklar ., Den andra metoden som syftar till att utesluta nanotuber i storlek använder kromatografi och porösa filter samt ultrasoniskt assisterad mikrofiltrering som renar SWNTs från amorft kol och katalytiska partiklar .
studier har visat kokning av SWNT i salpetersyra eller fluorvätehaltiga vattenlösningar för rening av SWNT och avlägsnande av amorft kol-och metallpartiklar som en effektiv och enkel teknik.,
för rening av kolrör föredrar forskare att använda sonication av nanotube i olika medier och efteråt termisk oxidation av SWNT-material (vid 470°C) samt saltsyrabehandlingar . Ett annat sätt att oxidera otillfredsställda kolhaltiga partiklar är användning av guldkluster (od 20 nm) tillsammans med den termiska oxidationen av SWNTs vid 350°C .
Huang et al., införa ett nytt sätt för separation av halvledande och metalliska SWNTs med hjälp av storlek utanförskap kromatografi (SEK) av DNA-spridda kolnanorör (DNA-SWNT), som har den högsta upplösningen längd sortering . Densitet-gradient ultracentrifugation har använts för separation av SWNT baserat på diameter . Kombination av jonbyteskromatografi (IEC) och DNA-SWNT (IEC-DNA-SWNT) har också använts för rening av enskilda chiraliteter. I denna process kan specifika korta DNA-oligomerer användas för att separera enskilda SWNT-chiraliteter., Forskare har använt fluorering och bromeringsprocesser samt syrabehandlingar av Mwnt och SWNT-material med syftet att rena, skära och suspendera materialen jämnt i vissa organiska lösningsmedel .
som diskuterats ovan finns det, beroende på nanotubesyntes sätt, många olika metoder för rening av kolnanotuber, och därför är förekomsten av metoder som är enstegsprocesser och opåverkade på egenskaperna hos kolnanotubeprodukter avgörande för att producera rena nanotuber och bör riktas in i framtiden.,
biomedicinska tillämpningar
nanotubes egenskaper är verkligen fantastiska. under de senaste åren har många studier föreslagit potentiella tillämpningar av CNT och visat otaliga applikationer som kan vara lovande när dessa nyligen bestämda material kombineras med typiska produkter . Produktion av nanoroder med hjälp av CNT som reagerar mallar .
applikationer för nanotuber omfattar många områden och discipliner som medicin, nanoteknik, tillverkning, konstruktion, elektronik och så vidare., Följande tillämpning kan noteras: höghållfasta kompositer , ställdon , energilagrings-och energiomvandlingsanordningar , nanosonder och sensorer , vätgaslagringsmedia , elektroniska enheter och katalys . I följande avsnitt beskrivs emellertid endast befintliga tillämpningar av CNT inom biomedicinsk industri. Före användning av kolnanotube i biologiska och biomedicinska miljöer finns det tre hinder som måste övervinnas: funktionalisering, farmakologi och toxicitet hos CNT., En av de största nackdelarna med kolnanotuber är bristen på löslighet i vattenhaltiga medier, och för att övervinna detta problem har forskare modifierat ytan av CNT, dvs fiktionalisering med olika hydrofila molekyler och kemister som förbättrar vattenlösligheten och biokompatibiliteten hos CNT .
en annan barriär med kolnanotube är nanopartiklarnas biodistribution och farmakokinetik som påverkas av många fysikalisk-kemiska egenskaper såsom form, storlek, kemisk sammansättning, aggregering, löslighetsyta och fiktionalisering., Studier har visat att vattenlösliga CNT är biokompatibla med kroppsvätskorna och inte några toxiska biverkningar eller dödlighet.
en annan viktig barriär är toxicitet hos CNT. I allmänhet kan kombinationen av den höga ytan och ytens inneboende toxicitet vara ansvarig för nanopartiklarnas skadliga effekter.
toxiciteten hos CNT kan påverkas av nanotubes storlek., Partiklarna under 100 nm har potentiella skadliga egenskaper som mer potentiell toxicitet för lungan, fly från det normala fagocytiska försvaret, modifiering av proteinstruktur, aktivering av inflammatoriska och immunologiska svar och potentiell omfördelning från deras deponeringsställe.
konstgjorda implantat
nanomaterial visar sannolikhet och löfte i regenerativ medicin på grund av deras attraktiva kemiska och fysikaliska egenskaper ., Generellt avvisa implantat med postadministreringssmärta, och för att undvika denna avstötning har fastsättning av nanotuber med proteiner och aminosyror varit lovande. Kolnanotube, både singel och multi-WNT, kan användas som implantat i form av konstgjorda leder och andra implantat utan värdavstötningssvar. Dessutom, på grund av unika egenskaper som hög draghållfasthet, kan CNT fungera som bensubstitut och implantat om de är fyllda med kalcium och formade/anordnade i benstrukturen .,
det har undersökts cellulär vidhäftning och proliferation kan förbättras med SWCNT och mwcnt-kompositer, och därför har dessa nanotuber integrerats i naturliga och syntetiska material för att generera nanokompositer. Vissa nanotubeapplikationer som artificiella implantat sammanfattas i Tabell 4.,
vävnadsteknik
syftet med vävnadsteknik är att ersätta skadad eller sjuk vävnad med biologiska växlingar som kan reparera och bevara normal och originalfunktion. Stora framsteg inom materialvetenskap och teknik har stött den lovande utvecklingen av vävnadsregenererande medicin och teknik., Kolnanotuber kan användas för vävnadsteknik inom fyra områden: avkänning av cellulärt beteende, cellspårning och märkning, förbättring av vävnadsmatriser och förstärkning av cellulärt beteende . Cellspårning och märkning är förmågan att spåra implanterade celler och att observera förbättringen av vävnadsbildning in vivo och noninvasively. Märkning av implanterade celler underlättar inte bara utvärderingen av den konstruerade vävnadens livskraft utan hjälper också till och underlättar förståelsen av biodistribution, migration, omlokalisering och rörelsevägar för transplanterade celler., På grund av tidskrävande och utmaning att hantera vid användning av traditionella metoder såsom flödescytometri, är icke-invasiva metoder inkommande populära metoder. Det visas kolnanotuber kan vara möjligt som avbildning kontrastmedel för magnetisk resonans, optisk, och radiotracer modaliteter.
en annan viktig tillämpning av kolnanotuber i vävnadsteknik är dess potential för mätning av biodistribution och kan också ändras med radiotracers för gamma scintigrafi. Singh et al. bundna SWNTs med . I och administreras till BALB/c-möss för att utvärdera biodistributionen av nanotuber ., Utformningen av bättre konstruerade vävnader ökar och underlättar med bättre övervakning av cellulär fysiologi såsom enzym/kofaktor interaktioner, protein och metabolit sekretion, cellulärt beteende, och jontransport. Nanosensorer kommer eventuellt att användas för att göra tillgänglig konstant övervakning av de konstruerade vävnadernas prestanda. Kolnanotuber presenterar många populära funktioner som gör dem idealiska element för nanosensorer, inklusive deras stora yta och kapacitet att immobilisera DNA eller andra proteiner och elektriska egenskaper., Kolnanotuben har unika elektroniska strukturer som som kolnanotube elektrokemisk sensorsannolikhet gör det enklare att undersöka redoxaktiva proteiner och aminosyror som möjliggör cellövervakning i konstruerade vävnader. I en studie konjugerades mwnts med platina mikropartiklar och kunde känna tioler inklusive aminosyror som glutation och L-cystein hos råtta .
cellmatrisen spelar en viktig roll i vävnadsteknik., Medan accepterade syntetiska polymerer, till exempel, PLGA och PLA har använts för vävnadsteknik, saknar de den erforderliga mekaniska styrkan och kan inte bara fungera i strid med kolnanotuber som frivilligt kan fungera. Kolnanotuber har således potential att användas som vävnadsställningar och kan ge den nödvändiga strukturella förstärkningen, men den största nackdelen med kolnanotuber är att de inte är biologiskt nedbrytbara., Kombination av polymer genom att lösa upp en önskad del av kolnanotuber i en polymer, har signifikanta förbättringar i kompositens mekaniska styrka detekterats. Mwnts kombinerat med chitosan illustrerade betydande framsteg i mekaniska egenskaper jämfört med endast chitosan . SWNT blended collagen förbättrar glatt muskelcelltillväxt .
identifiering av cancerceller
Nanodevices skapas som har potential att utveckla cancerbehandling, upptäckt och diagnos., Nanostrukturer kan vara så små (mindre än 100 nm) att kroppen eventuellt kommer att rensa dem för snabbt för att de ska vara effektiva vid avbildning eller upptäckt och så kan de komma in i celler och organeller inuti dem för att interagera med DNA och proteiner. Castillo et al., genom att använda en peptid nanotube-folsyra modifierad grafen elektrod, förbättra detektering av humana livmoderhalscancer celler överexpressiva folatreceptorer .,
eftersom en stor mängd cancerformer är asymtomatiska under hela sitt tidiga stadium och distinkta morfologiska modifieringar saknas i majoriteten av neoplastiska störningar i tidigt skede, följaktligen förvärvar traditionella kliniska cancerbildningsmetoder, till exempel röntgen, CT och MR, inte tillräcklig rumslig upplösning för detektering av sjukdomen i tidigt skede. Avbildningsstudierna med SWCNTs har blomstrat under de senaste åren. Hong et al., utvärderade den molekylära avbildningen med SWNTs och utvärderade de kombinerade GD3 + – funktionaliserade SWCNTs när de applicerades på MR, och hög upplösning och god vävnadsgenomträngning uppnåddes.
kombination av radioisotoper märkta SWCNTs med radionuklid – baserade Bildtekniker (PET och SPECT) kan förbättra vävnadspenetrationen, känsligheten och medelupplösningen.,
det finns många karakteristiska proteinbiomarkörer som ofta överuttrycks i cancerceller, och de ger en öppningsgrind för tidig diagnos, prognos, upprätthållande av övervakning efter kurativ kirurgi, övervakningsterapi vid avancerad sjukdom och förutsägande terapeutiskt svar., Många viktiga tumörmarkörer har använts i stor utsträckning och används vid diagnos av hepatocellulärt karcinom, kolorektal cancer, bukspottkörtelcancer, prostatacancer, epitelial ovarietumör såsom kolhydratantigen 19-9 (CA19-9), alfa-fetoprotein (AFP), karcinoembryonalt antigen (CEA), karcinomantigen 125 (CA125), humant koriongonadotropin (hCG) och prostataspecifikt antigen (PSA). Några av de cancerbiomarkörer som upptäcks av CNT-baserade detektionssystem sammanfattas i Tabell 5.,
läkemedels-och genleverans av CNT
det finns många hinder med konventionell administrering av kemoterapeutiska medel, såsom brist på selektivitet, systemisk toxicitet, dålig fördelning mellan celler, begränsad löslighet, oförmåga hos celler .läkemedel för att korsa cellulära barriärer, och brist på kliniska förfaranden för att övervinna multidrogresistent (MDR) cancer., Forskare har infört ett brett spektrum av olika typer av läkemedelsleveranssystem för att övervinna dessa problem som polymerer, kiseldioxidnanopartiklar, kvantprickar, emulsioner, dendrimerer, liposomer, molekylära konjugat och miceller . Som nämnts ovan, CNT har unika egenskaper såsom Ultrahög yta som gör dem som lovande potential för leverans av läkemedel, peptider och nukleinsyror (Tabell 6)., Det specifika läkemedlet eller genen kan integreras med väggar och tips av CNT och känna igen cancerspecifika receptorer på cellytan, med dessa medel kan CNT korsa däggdjurscellmembranet genom endocytos eller andra mekanismer och bära terapeutiska läkemedel eller gener säkrare och effektivare i cellerna som tidigare är otillgängliga . Mer nyligen har forskare utvecklat ett nytt och effektivare SWNT-baserat tumörinriktat läkemedelsleveranssystem (DDS) som består av tumörinriktande ligander, cancerläkemedel och funktionaliserade SWNTs., Om detta system interagerar med cancerceller, kan det inducera receptormedierad endocytos genom att känna igen cancerspecifika receptorer på ytan av cancerceller och så effektivt och specifikt frigöra kemoterapeutiska medel.